[发明专利]一种石墨相氮化碳-硫化镉复合材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种石墨相氮化碳‑硫化镉复合材料的制备方法，包括以下步骤：将尿素与三聚氰胺混合研磨，经过煅烧、冷却、研磨制得g‑C₃N₄；将g‑C₃N₄加入到碱性非质子溶剂中，超声分散3～6小时，形成分散的悬浊液；向所得的悬浊液中分别加入镉盐和硫源，搅拌使之完全溶解后，进行溶剂热反应；将溶剂热反应所得的产物经离心、洗涤、干燥、研磨后即得石墨相氮化碳‑硫化镉复合材料；本发明采用溶剂热法在石墨相氮化碳表面原位生长硫化镉纳米结构，制备出石墨相氮化碳‑硫化镉异质节复合材料，可见光响应阈值宽，比表面积大，光生电子‑空穴分离效率高，稳定性和光催化性能好。

技术领域

本发明涉及复合材料制备技术领域，具体涉及一种石墨相氮化碳-硫化镉复合材料的制备方法。

背景技术

光催化可将低密度的太阳能转化为高密度的化学能，同时可以直接利用太阳能降解和矿化水和空气中的各种有机污染物，具有反应条件温和、无污染以及低成本等优点，是理想的环境污染治理和洁净能源生产技术。影响光催化效率的因素主要有半导体禁带宽度、形貌结构以及载流子的分离和迁移效率。由于太阳光中紫外光仅占了不到5%，而可见光为48%，因此光催化领域的核心为开发高效、稳定、廉价的可见光响应光催化剂。

g-C₃N₄的光催化性能源于C原子和N原子以SP²杂化形成的高度离域的大π共轭体系，其禁带宽度为2.7eV，可以吸收波长小于475nm 的光，可作为许多光催化反应的可见光响应光催化剂。另外，作为一种不含金属催化剂，g-C₃N₄由于具有廉价稳定、合适的禁带宽度和能带位置、化学组成和能带结构易于调控等优点，在光催化领域具有巨大的发展潜力，值得进行深入探索研究。单一的g-C₃N₄的光催化活性由于其量子效率较低，比表面积小，光生电子和空穴复合效率高等原因，限制了其广泛应用。将g-C₃N₄与能级匹配的半导体材料进行复合是提高其光催化活性的有效途径之一。CdS禁带宽度为2.4ev，具有较宽的可见光谱响应范围，但纯的CdS催化效率不高，在水溶液中容易发生光腐蚀。光腐蚀现象的发生会导致CdS催化剂光催化活性严重下降，稳定性变差，从而难以循环利用，限制其在实际中的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种可见光响应光谱范围宽，比表面积大，催化性能好，稳定性强的石墨相氮化碳-硫化镉复合材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种石墨相氮化碳-硫化镉复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将尿素与三聚氰胺混合研磨，经过煅烧、冷却、研磨制得g-C₃N₄；

步骤2：将g-C₃N₄加入到碱性非质子溶剂中，超声分散3～6小时，形成分散的悬浊液；

步骤3：向步骤2所得的悬浊液中分别加入镉盐和硫源，搅拌使之完全溶解后，进行溶剂热反应；

步骤4：将步骤3所述溶剂热反应所得的产物经离心、洗涤、干燥、研磨后即得石墨相氮化碳-硫化镉复合材料。

进一步地，步骤4中所得的石墨相氮化碳-硫化镉复合材料中CdS的质量百分含量为1%～95%。

进一步地，步骤1中所述的尿素和三聚氰胺的质量比为0.5～2:1。

进一步地，步骤1中所述的煅烧温度为400～600℃，煅烧时间为3～5小时。

进一步地，步骤2中所述的碱性非质子溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、三乙醇胺或N-甲基吡咯烷酮。